5.5.1. Van phân phối
Van phân phối sử dụng trong hệ thống thuỷ lực của máy ép đ−ợc chọn là các van tr−ợt 4 cửa, 2 chiều đ−ợc điều khiển bằng dầu thuỷ lực. Van phân phối có nhiệm vụ phân chia và định h−ớng dòng dầu thuỷ lực vào các đ−ờng ống khác nhau theo các tín hiệu điều khiển và trả dầu về thùng chứa. Khi lựa chọn van phân phối, cần phải căn cứ vào những tính năng kỹ thuật nh− kiểu đóng mở van, áp lực và l−u l−ợng dầu qua van.
Bảng 5-1
Các thông số của van phân phối dùng cho bơm bánh răng
STT Đại l−ợng Đơn vị tính Giá trị
1 áp lực dầu vào van lớn nhất MPa 17
2 L−ợng tụt áp cho phép lớn nhất MPa 0,8 3 L−ợng dầu qua van:
- Định mức - Cao nhất
l/ph
160 200
Trong hệ thống thuỷ lực của máy, sử dụng hai loại van phân phối:
+ Loại van phân phối dầu có l−u l−ợng lớn, áp suất không cao từ bơm bánh răng.
+ Loại van phân phối dầu có l−u l−ợng nhỏ nh−ng áp suất cao dẫn từ bơm pittông cao áp.
Căn cứ vào tốc độ dòng dầu, l−u l−ợng của các bơm trong hệ thống, chọn 2 loại van phân phối có các thông số kỹ thuật sau.
+ Loại van phân phối dùng cho bơm bánh răng + Loại van phân phối dùng cho bơm pittông
Bảng 5-2
Các thông số của van phân phối dùng cho bơm pittông
STT Đại l−ợng Đơn vị tính Giá trị
1 áp lực dầu vào van lớn nhất MPa 40
2 L−ợng tụt áp cho phép lớn nhất MPa 3 3 L−ợng dầu qua van:
- Định mức - Cao nhất
l/ph 90
125 Nguyên lý làm việc của van phân phối 4 cửa điều khiển bằng thuỷ lực nh− hình 5-7.
Trong tr−ờng hợp không có lực tác dụng từ hai cửa C và D, con tr−ợt ở vị trí giữa van 1, van phân phối đóng hoàn toàn.
Muốn đ−a dầu cao áp từ cửa P ra cửa A và dầu về từ cửa B qua cửa T, cho dầu điều khiển vào cửa C, con tr−ợt dịch chuyển sang phải (vị trí 2).
Hình 5-7. Sơ đồ nguyên lý của van phân phối
A, B. đ−ờng dầu nối với thiết bị thuỷ lực; P. đ−ờng dầu vào cao áp; T. đ−ờng dầu về thấp áp; C, D. đ−ờng dầu điều khiển
Muốn đ−a dầu cao áp từ cửa P ra cửa B và dầu về từ cửa A ra cửa T, cho dầu điều khiển đi vào cửa D, con tr−ợt dịch chuyển sang trái (vị trí 3).
Hình 5-8. Các vị trí hoạt động của van phân phối
5.5.2. Tính chọn van an toàn
Van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thuỷ lực v−ợt quá trị số qui định. Với công dụng chung nh− trên, tuỳ theo yêu cầu công việc và đặc điểm cấu tạo, van an toàn có nhiều chức năng khác nhau, tuy vậy trong hệ thống thuỷ lực của máy ép thuỷ lực, van an toàn có hai chức năng quan trọng nhất là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đảm bảo tuổi thọ các chi tiết và máy.
- Duy trì tính năng hoạt động của hệ thống theo qui định kỹ thuật.
Để bảo đảm tuổi thọ cho hệ thống truyền dẫn thuỷ lực, van an toàn phải khống chế cho áp lực dầu của hệ thống không v−ợt quá áp lực định mức cho
phép. Nếu v−ợt quá áp lực này, các đ−ờng ống có thể bị nứt, vỡ, gioăng, phớt bị hỏng, chi tiết máy sẽ bị mòn, chóng hỏng thậm chí có thể gây mất an toàn khi vận hành máy. Van an toàn có rất nhiều kiểu, chủng loại khác nhau, thông th−ờng trong hệ thống thuỷ lực có các loại van an toàn nh−:
- Van đóng mở bằng lò xo hay áp lực dầu.
- Van tác động trực tiếp hay vi sai, van có tác dụng trợ động (hai cấp)
Trên cơ sở mục đích sử dụng, van an toàn đ−ợc tính chọn chủ yếu theo hai thông số chính là áp lực dầu định mức và l−u l−ợng dầu qua van. Nguyên lý làm việc của van dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lực ng−ợc chiều nhau trên nút van: lực tạo thành bởi kết
cấu van (lò xo, đối trọng...) và áp suất của chất lỏng.
Khi áp suất chất lỏng từ nguồn cung cấp cho hệ thống v−ợt quá trị số qui định, áp suất chất lỏng tác dụng trên nút van thắng đ−ợc lực cản của lò xo và hình thành khe hở giữa nút van và lỗ, một phần chất lỏng qua khe hở này trở về thùng chứa và áp suất chất lỏng sẽ trở về giá trị qui định, quá trình này diễn ra
không th−ờng xuyên. Do đặc điểm của các phần tử năng l−ợng trong hệ thống, hệ thống thuỷ lực của máy cần sử dụng hai loại van an toàn, loại 2,5 MPa cho bơm bánh răng và loại 40 MPa cho bơm pittông. Để chọn đ−ợc van an toàn ta căn cứ vào đ−ờng kính làm việc cần thiết của van.
Hình 5-9. Sơ đồ tính van an toàn 1. lò xo nén; 2. nút chặn van; 3. thân van
Đ−ờng kính lỗ van đ−ợc tính theo công thức: v Q 4 Dv Π = trong đó: Dv - đ−ờng kính lỗ van; Q - l−u l−ợng bơm; V - vận tốc dầu.
Vận tốc dầu qua van đ−ợc chọn theo bảng 5-3
Nh− vậy, với van chịu áp 2,5 MPa ta chọn v1= 13 m/s Với van chịu áp 40 MPa ta chọn v2 = 25 m/s
mm Hay m v Q Dv 4 , 17 D 0174 , 0 60 . 13 . 14 , 3 10 . 2 . 4 4 v1 1 1 1 = = = Π = − Bảng 5-3
Vận tốc dầu qua van an toàn phụ thuộc áp suất mở van
áp suất mở van, MPa 0,5 - 1,2 1,2 -20 > 20
V, m/s 5 -12 12 - 15 25 - 30 T−ơng tự ta có: mm Hay m v Q Dv 8 D 008 , 0 60 . 25 . 14 , 3 10 . 8 . 4 4 v2 2 2 2 = = = Π = −
Căn cứ vào đ−ờng kính lỗ van, chọn kiểu van cho từng loại nh− sau:
• Van chịu áp 2,5 MPa: chọn kiểu van tác dụng trực tiếp có các thông số nh− bảng 5-4.
Nguyên lý hoạt động của van an toàn tác dụng trực tiếp đ−ợc trình bày trên hình 5-10.
Bảng 5-4
Bảng thông số van an toàn tác dụng trực tiếp kiểu nút côn
STT Đại l−ợng Đơn vị tính Giá trị
1 Hành trình đóng, mở van mm 5 2 áp lực dầu định mức MPa 2,5 3 Tổn thất áp lực qua van - Định mức - Nhỏ nhất l/ph 18 1,5 4 Trọng l−ợng van kG 2
D−ới tác dụng của lò xo nén 2, nút van 3 luôn giữ ở vị trí đóng. Khi áp suất dầu v−ợt quá mức cho phép, áp lực dầu thắng lực cản lò xo 2 nâng nút van 3 lên, mạch chính và mạch ra của van đ−ợc nối với nhau, dầu qua cửa van T về thùng dầu, bơm làm việc ở chế độ không tải.
• Van chịu áp 40 MPa: Van an toàn tác dụng trực tiếp (van an toàn một cấp) không sử dụng đ−ợc trong hệ thống thuỷ lực có áp suất cao, vì
kích th−ớc của van, nút van sẽ rất lớn, lực lò xo phải tăng quá mức cho phép. Để giảm lực lò xo ở điều kiện áp suất và l−u l−ợng lớn, đảm bảo độ nhạy của van và độ ổn định về áp suất trong van có thể sử dụng kiểu van an toàn hai cấp (còn gọi là van an toàn có tác dụng trợ động) có các thông số nh− bảng 5-5.
Hình 5-10. Sơ đồ nguyên lý của van an toàn tác dụng trực tiếp
1. thân van; 2. lò xo; 3. nút van (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 5.5
Bảng thông số kỹ thuật van an toàn tác dụng hai cấp
STT Đại l−ợng đơn vị tính Giá trị
1 Hành trình đóng, mở van mm 40 2 áp lực dầu định mức MPa 40 3 Tổn thất áp lực qua van - Định mức - Nhỏ nhất l/ph 200 20 4 Trọng l−ợng van kG 15
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van an toàn hai cấp nh− hình 5-11. Chất lỏng có áp suất p1 từ ngăn a qua lỗ tiết l−u 6 đi vào ngăn b sau đó đi vào van an toàn phụ 3. D−ới tác dụng của lò xo 4 và áp suất chất lỏng trong ngăn b, nút van 1 đ−ợc giữ ở vị trí đóng. Khi lực do áp suất chất lỏng trong ngăn b đủ để thắng đ−ợc lực của lò xo 2 van phụ 3 sẽ mở. Khi đó áp suất trong ngăn b do sức cản của lỗ tiết l−u giảm và nút van 1 sẽ tách khỏi đế 5. áp suất p1 trong ngăn a cũng giảm tới trị số mà l−u l−ợng chất lỏng qua van 3 sẽ bằng l−u l−ợng qua tiết l−u vào ngăn b. Bằng cách điều chỉnh lực căng sơ bộ lò xo 2 của van phụ 3 có thể điều chỉnh đ−ợc van chính. Lỗ thông c giữa ngăn d và e để căn bằng nút van 1. Kênh f nối với mạch chất lỏng về thùng dầu, áp suất chất lỏng trong ngăn b giảm xuống
bằng áp suất p2 ở mạch ra. Nút van 1 chuyển động lên, mạch chính và mạch ra đ−ợc nối với nhau, bơm làm việc ở chế độ không tải.
5.5.3. Tính chọn đồng hồ đo áp suất
Đồng hồ đo áp suất của hệ thống cho biết đ−ợc áp lực tác dụng lên xi lanh công tác và xi lanh đẩy phôi. Để dễ tháo lắp đồng hồ vào hệ thống thuỷ lực phải dùng van chặn. Van chặn hoạt động theo nguyên lý dùng khe tiết l−u để dập tắt dao động của dầu thuỷ lực trong hệ thống tr−ớc khi đ−a vào đồng hồ đo áp suất, nh− vậy bảo đảm cho đồng hồ đo đ−ợc áp suất chính xác. Việc chọn đồng hồ đo áp suất lắp vào hệ thống thuỷ lực phụ thuộc vào áp suất cực đại của bơm. Đồng hồ đo áp suất đ−ợc chọn theo ΓOCT 8625-9 có các thông số sau:
Hình 5-11. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van an toàn hai cấp
Bảng 5-6
Các thông số đồng hồ đo áp suất
STT Đại l−ợng Đơn vị đo Giá trị
1 Đ−ờng kính lỗ dầu vào μm 45
2 Độ chính xác đo MPa 2,5 - 4
3 Giới hạn đo áp suất d− MPa 1 - 60
5.5.4. Tính chọn van chia dòng
Van chia dòng dùng để chia chất lỏng công tác ra làm những dòng theo các tỷ lệ cần thiết với mục đích đồng bộ sự chuyển động của các cơ cấu chấp hành mà không phụ thuộc vào giá trị tải trọng tác dụng lên chúng. Việc ổn định qua hệ l−u l−ợng chất lỏng công tác trong van chia dòng dựa theo nguyên lý tự động khống chế l−u l−ợng bằng tiết l−u trên đ−ờng dẫn.
Hình 5-12. Sơ đồ nguyên lý của van chia dòng 1,2. tiết l−u; 3. con tr−ợt; 4. thân van
Căn cứ vào l−u l−ợng và áp lực của hệ thống ta chọn van chia dòng dạng KD-32-20 (Liên xô), các thông số của van đ−ợc thể hiện trong bảng sau:
Bảng 5-7
Thông số chọn van chia dòng
STT Đại l−ợng Đơn vị tính Giá trị 1 L−u l−ợng đầu vào l/ph 130 - 160
2 áp suất định mức MPa 40
3 Tổn hao áp suất tối đa MPa 1
4 Độ sai số chia dòng tối đa % 1
5 Khối l−ợng kG 13,5
5.5.5. Tính chọn bộ lọc dầu
Bộ lọc dầu có nhiệm vụ làm sạch chất lỏng công tác khỏi các chất cặn, bẩn từ bên ngoài vào hoặc do sự mài mòn các chi tiết khi làm việc, bảo đảm cho hệ thống làm việc ổn định, tăng tuổi thọ cho các chi tiết. Để làm sạch các chất bẩn dạng cứng ng−ời ta th−ờng dùng ph−ơng pháp cơ khí (bộ lọc có các phần tử lọc dạng lỗ hoặc khe, vật liệu làm lòi lọc th−ờng dùng l−ới kim loại, vải, giấy hoặc gốm). Trong máy ép thuỷ lực này, chọn phần tử lọc là l−ới kim loại, bộ lọc bằng l−ới kim loại có −u điểm là l−u l−ợng lọc lớn, độ bền t−ơng đối cao, khả năng chịu áp lực tốt.
Nguyên lý hoạt động của bộ lọc: Dầu vào cửa A đi vào bộ lọc qua cửa C, qua các mắt l−ới của l−ới lọc 2, đi vào ống 3, qua cửa E và thoát ra ở cửa B. Nếu mắt l−ới bị tắc, áp suất dầu trong bộ lọc tăng lên đẩy van 4 mở ra, dầu sẽ thoát thẳng ra lỗ B, không qua l−ới lọc, không phá huỷ bộ lọc.
Để bảo đảm l−u l−ợng cho bộ lọc, chọn kích th−ớc l−ới lọc là 0,08 - 1 mm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 5-13. Sơ đồ nguyên lý bộ lọc dầu thuỷ lực 1. thân bộ lọc; 2. l−ới lọc; 3. ống dẫn;
4. van an toàn
5.5.6. Tính chọn thùng dầu
Thùng dầu trong hệ thống thuỷ lực có các chức năng sau:
- Chứa toàn bộ l−ợng dầu cần thiết phục vụ cho hệ thống thuỷ lực của máy. - Góp phần làm mát dầu.
- Đảm bảo lọc sạch dầu tr−ớc khi đ−a vào hệ thống. - Tạo điều kiện làm lắng các cặn bẩn, mạt kim loại. - Đổi mới, bổ sung dầu trong quá trình làm việc. Dung tích thùng chứa dầu đ−ợc xác định theo [2]:
V = (2-3) Q trong đó:
Q - l−u l−ợng bơm thuỷ lực, l/ph V - thể tích thùng dầu, l.
Mặt khác, để thùng dầu có mặt thoáng và tăng khả năng làm mát của dầu ta chọn thể tích của mặt thoáng trong thùng dầu bằng 10-15% thể tích dầu của hệ thống.
Trong hệ thống thuỷ lực này ta cần hai thùng dầu:
- Thùng dầu phụ cung cấp dầu cho xi lanh chính. Nh− vậy, để cung cấp dầu đủ cho xi lanh ở hành trình công tác lớn nhất, thể tích của thùng dầu phụ sẽ là:
Vp = 1,15.Vxmax = 1,15.F.H
Vxmax = H.F = 600.125600 = 75360000 mm3 hay 0,07536 m3 trong đó:
- F: diện tích tiết diện ngang của xi lanh chính. - H: hành trình lớn nhất của pittông chính.
- Vxmax: thể tích dầu lớn nhất trong xi lanh công tác.
Thay số ta có: Vp = 1,15.75360000 = 86664000 (mm3), hay Vp = 86,664 l. Chọn kích th−ớc thùng dầu phụ là ( Dài x Rộng x Cao ):
DxRxC = 0,6 m x 0,4 m x 0,37 m - Thể tích của thùng dầu chính là: = + ì + + = 5 6 8 p c 3(Q Q Q ) 1,15 V V 638,664 (l)
Chọn kích th−ớc thùng dầu chính là ( Dài x Rộng x Cao ): D x R x C = 1,2 m x 0,67 m x 0,8 m
5.5.7. Tính chọn ống dẫn dầu
ống dẫn dầu có nhiệm vụ truyền năng l−ợng từ bơm dầu đến các cơ cấu chấp hành. Yêu cầu cơ bản của ống dẫn dầu là phải có độ bền cao và tính đàn hồi tốt. Các mối nối phải bảo đảm kín khít tránh dò dầu và không khí từ ngoài lọt vào hệ thống. Trong hệ thống thuỷ lực của máy ép thuỷ lực 500 T này chọn các ống của đ−ờng dầu điều khiển là các ống làm bằng đồng, các ống của đ−ờng dầu áp lực chính làm bằng thép. Kích th−ớc cơ bản của ống dẫn dầu là đ−ờng kính trong. Chọn đ−ờng kính trong của ống theo công thức:
gh v Q 4 d Π = trong đó: - d: đ−ờng kính ống, m; - Q: l−u l−ợng, m3; - vgh: vận tốc dầu trong ống, vgh = 5-10 m/s;
với ống dẫn dầu điều khiển lấy vgh = 5 m/s; với ống dẫn dầu chính lấy vgh = 10 m/s. Thay số ta có:
dđk = 0,0146(m) 60 . 8 . 14 , 3 08 , 0 . 4 ≈ • Với ống dầu áp lực ) m ( 03 , 0 60 . 10 . 14 , 3 2 , 0 . 4 dal = ≈
Chọn ống dẫn dầu tiêu chuẩn, ta có: - ống dẫn của đ−ờng dầu điều khiển
+ Đ−ờng kính trong: 15 mm. + Chiều dày ống: 2 mm. - ống dẫn của đ−ờng dầu áp lực + Đ−ờng kính trong: 30 mm. + Chiều dày ống: 2,5 mm. 5.5.8. Tính chọn động cơ điện
Theo sơ đồ thuỷ lực hệ thống cần phải có 2 động điện 3 pha để dẫn động